新高考物理复习专题五万有引力与宇宙航行练习含答案

这是一份新高考物理复习专题五万有引力与宇宙航行练习含答案，共19页。
考点过关练
考点一 开普勒行星运动定律 万有引力定律
1.(2019课标Ⅱ,14,6分)2019年1月,我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆。在探测器“奔向”月球的过程中,用h表示探测器与地球表面的距离,F表示它所受的地球引力,能够描述F随h变化关系的图像是( )
答案 D
2.(2020课标Ⅱ,15,6分)若一均匀球形星体的密度为ρ,引力常量为G,则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期是( )
A.3πGρ B.4πGρ C.13πGρ D.14πGρ
答案 A
3.(2019江苏单科,4,3分)1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星,该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示,设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2,近地点到地心的距离为r,地球质量为M,引力常量为G。则( )
A.v1>v2,v1=GMr B.v1>v2,v1>GMr
C.v1R区域的恒星做匀速圆周运动的速度大小v与r的关系。
(2)根据电荷均匀分布的球壳内试探电荷所受库仑力的合力为零,利用库仑力与万有引力的表达式的相似性和相关力学知识,求r≤R区域的恒星做匀速圆周运动的速度大小v与r的关系。
(3)科学家根据实测数据,得到此螺旋星系中不同位置的恒星做匀速圆周运动的速度大小v随r的变化关系图像,如图所示。根据在r>R范围内的恒星速度大小几乎不变,科学家预言螺旋星系周围(r>R)存在一种特殊物质,称之为暗物质。暗物质与通常的物质有引力相互作用,并遵循万有引力定律。求r=nR内暗物质的质量M'。
答案 (1)v=GMr (2)v=GMr2R3
(3)(n-1)M
考点二 人造卫星 宇宙速度
9.(2023江苏,4,4分) 设想将来发射一颗人造卫星,能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行,该轨道可视为圆轨道。该卫星与月球相比,一定相等的是( )
A.质量
B.向心力大小
C.向心加速度大小
D.受到地球的万有引力大小
答案 C
10.(2022湖北,2,4分)2022年5月,我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接,形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动,周期约90分钟。下列说法正确的是( )
A.组合体中的货物处于超重状态
B.组合体的速度大小略大于第一宇宙速度
C.组合体的角速度大小比地球同步卫星的大
D.组合体的加速度大小比地球同步卫星的小
答案 C
11.(2021河北,4,4分)“祝融号”火星车登陆火星之前,“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行,其周期为2个火星日。假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行,其周期也为2个火星日。已知一个火星日的时长约为一个地球日,火星质量约为地球质量的0.1倍,则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为( )
A.34 B.314 C.352 D.325
答案 D
12.(2020浙江1月选考,9,3分)如图所示,卫星a、b、c沿圆形轨道绕地球运行。a是极地轨道卫星,在地球两极上空约1 000 km处运行;b是低轨道卫星,距地球表面高度与a相等;c是地球同步卫星,则( )
A.a、b的周期比c大
B.a、b的向心力一定相等
C.a、b的速度大小相等
D.a、b的向心加速度比c小
答案 C
13.(2023新课标,17,6分)2023年5月,世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号,携带约5 800 kg的物资进入距离地面约400 km(小于地球同步卫星与地面的距离)的轨道,顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后,这批物资 ( )
A.质量比静止在地面上时小
B.所受合力比静止在地面上时小
C.所受地球引力比静止在地面上时大
D.做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大
答案 D
14.(2023湖南,4,4分)根据宇宙大爆炸理论,密度较大区域的物质在万有引力作用下,不断聚集可能形成恒星。恒星最终的归宿与其质量有关,如果质量为太阳质量的1~8倍将坍缩成白矮星,质量为太阳质量的10~20倍将坍缩成中子星,质量更大的恒星将坍缩成黑洞。设恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球体,质量不变,体积缩小,自转变快。不考虑恒星与其他物体的相互作用。已知逃逸速度为第一宇宙速度的2倍,中子星密度大于白矮星。根据万有引力理论,下列说法正确的是( )
A.同一恒星表面任意位置的重力加速度相同
B.恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大
C.恒星坍缩前后的第一宇宙速度不变
D.中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度
答案 B
15.(2023北京,12,3分)2022年10月9日,我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射,实现了对太阳探测的跨越式突破。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动,距地面高度约为720 km,运行一圈所用时间约为100分钟。如图所示,为了随时跟踪和观测太阳的活动,“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中,需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向,使太阳光能照射到“夸父一号”。下列说法正确的是( )
A.“夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为1°
B.“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于7.9 km/s
C.“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度
D.由题干信息,根据开普勒第三定律,可求出日地间平均距离
答案 A
三年模拟
考点强化练
考点一 开普勒行星运动定律 万有引力定律
1.(2024届广东实验中学阶段考一,1)北京冬奥会开幕式二十四节气倒计时惊艳全球,如图是地球沿椭圆轨道绕太阳运行所处不同位置对应的节气,下列说法正确的是( )
A.夏至时地球的运行速度最大
B.从冬至到春分的运行时间为公转周期的14
C.太阳既在地球公转轨道的焦点上,也在火星公转轨道的焦点上
D.若用a代表椭圆轨道的半长轴,T代表公转周期,则a3T2=k,地球和火星对应的k值是不同的
答案 C
2.(2024届江苏南通如东检测,4)地球和哈雷彗星均绕太阳运行。地球的公转轨道接近圆,圆半径为r,运行周期为T0;哈雷彗星轨道为椭圆,运行周期为T,在近日点与太阳中心的距离为r1、加速度为a1,在远日点与太阳中心的距离为r2、加速度为a2。不考虑地球和哈雷彗星间的相互作用,则( )
A.TT0=(r1+r2)38r3 B.TT0=34r2(r1+r2)2
C.a1a2=r2r1 D.a1a2=r12r22
答案 A
3.(2023届江苏苏锡常镇一模,6)2021年2月,天问一号火星探测器被火星捕获,经过一系列变轨后从“调相轨道”进入“停泊轨道”,为着陆火星做准备。如图所示,阴影部分为探测器在不同轨道上绕火星运行时与火星的连线每秒扫过的面积,下列说法正确的是 ( )
A.图中两阴影部分的面积相等
B.从“调相轨道”进入“停泊轨道”,探测器运行的周期变大
C.从“调相轨道”进入“停泊轨道”,探测器的机械能减小
D.探测器在P点的加速度小于在N点的加速度
答案 C
4.(2024届江苏南通如皋调研,9)已知质量均匀分布的球壳对球内物体的万有引力为0。小明设计了如图所示的贯通地球的弦线列车隧道:列车不需要引擎,从入口的A点由静止开始穿过隧道到达另一端的B点,O'为隧道的中点。设地球是质量均匀分布的球体,不计空气阻力与摩擦。则列车( )
A.从A点运动到B点的过程中机械能不断增大
B.从A点运动到B点的过程中动能不断增大
C.从A点运动到O'点的过程中受到的引力大小恒定
D.从A点运动到O'点的过程中所受合力随位移线性变化
答案 D
5.(2023届山东菏泽期中,7)2017年8月我国FAST天文望远镜首次发现两颗太空脉冲星,其中一颗星的自转周期为T,假设该星球恰好能维持自转而不瓦解。地球可视为球体,自转周期为T0,同一物体在地球赤道上用弹簧测力计测得重力为两极处的910。则该脉冲星的平均密度ρ与地球的平均密度ρ0之比为( )
A.T0210T2 B.10T02T2 C.9T0210T2 D.10T029T2
答案 A
6.(2023届北京六十六中测试,2)地质勘探发现某地区表面的重力加速度发生了较大的变化,怀疑地下有空腔区域,进一步探测发现在地面P点的正下方有一球形空腔区域储藏有天然气,如图所示,假设该地区岩石均匀分布且密度为ρ,天然气的密度远小于ρ,可忽略不计,如果没有该空腔,地球表面正常的重力加速度大小为g;由于空腔的存在,现测得P点处的重力加速度大小为kg(k